耐熔锌腐蚀材料及其表面处理技术的研究进展

本文主要概述了耐熔锌腐蚀材料的发展现状,以及通过表面处理技术提高材料的耐熔锌腐蚀性能。其中,W-Mo合金和SiC/Si_(3)N_(4)复相陶瓷材料耐熔锌腐蚀性能优良;Fe-Si金属间化合物在熔锌腐蚀过程中失效和脆性有关;网状Fe_(2)B相断裂和剥落,会加速熔锌腐蚀Fe-B材料;SiC等无机非金属材料脆性较大,抗冲击性能较差;FeB-10%Mo-12%Al_(0.25)FeNiCoCr金属陶瓷抗热震性能较差。通过表面处理技术(如渗镀法、无机涂料、热喷涂等)提高耐熔锌腐蚀性能,具有成本低、效果显著、不改变材料本身化学性质等优点。采用热喷涂技术制备涂层将成为今后的研究热点。

ELECTROWINNING ZINC FROM CHLORIDE MELTS IN BIPOLAR CELL

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低碳WC-12Co涂层制备工艺参数优化及熔锌腐蚀性能研究

为优化镀锌沉没辊表面涂层的抗熔锌腐蚀性能,采用超音速火焰喷涂技术在316L不锈钢基体上制备了低碳WC-12Co涂层,并设计了4因素3水平[L9(3^(4))]正交试验对喷涂工艺进行了优化,分别对低碳WC-12Co涂层的相结构、显微组织、孔隙率、结合强度和抗熔锌腐蚀性能进行了测试。结果表明:喷涂工艺参数的变化对涂层的相结构的影响很小,但对涂层的孔隙率影响显著,喷涂工艺参数中各因素对涂层孔隙率的影响按从大到小排列顺序为:煤油流量>喷涂距离>送粉率>氧气流量。获得最低孔隙率WC-12Co涂层喷涂工艺参数如下:煤油流量为26.5 L/h,氧气流量为55.2 m^(3)/h,送粉率为60 g/min,喷涂距离为326 mm,在这一参数下制备的高致密度的低碳WC-12Co涂层对熔融的锌液能起到很好的隔离作用,适合用于镀锌沉没辊的表面防护。

热镀锌锌液有效铝控制技术研究

锌液有效Al含量是影响热镀锌产品镀层表面和性能的关键参数,针对其精确和稳定控制难度大的问题,研究了不同生产条件下锌液Al含量消耗规律和不同锌锭(Al含量为0.4 wt.%、0.8 wt.%和4.2 wt.%)加入后对Al含量的影响。结果表明:通过常规锌锭Al含量的合理设计,单独添加时可保证Al含量最低达到目标区域下限附近,然后根据条件采用不同调Al锌锭进行优化调节,可以达到锌液有效Al含量精确和稳定控制目标。

电炉粉尘含碳球团熔态还原特性及其机理

炼钢过程中产生的电炉粉尘属于有害固体废弃物,同时含有较多的铁、锌等有价元素。目前,钢厂处理电炉粉尘普遍存在脱锌率低、二次粉尘利用率不高等问题。对电炉粉尘含碳球团进行熔融还原实验,主要考察了熔炼温度,熔炼时间和熔渣成分对锌脱除率和渣金分离效果的影响。结果表明,提高熔炼温度、延长熔炼时间均有利于熔融过程中的锌的挥发和铁液滴的凝聚,从而促进渣金分离;熔渣碱度在1.2~1.8时,脱锌率变化趋势平稳,对渣金分离效果影响较小。根据实验结果确定了较优工艺参数:还原温度1 550℃、碳氧比(C/O,摩尔比)为1.0、还原时间10~20 min、熔渣碱度1.2,该条件下脱锌率可达99.9%以上,渣金两相分离完全。

ICP-AES法测定废电路板冶炼铜渣中铅、锌、锡、镍

从废电路板中剥离的金属中含有的杂质较多,因此熔融冷却并进行浇铸过程中,分离出的的废铜渣中铜碳度过高。为准确测定废电路板铜渣样品中铅、锌、锡、镍等有价金属含量,建立了1套ICP-AES分析鉴定方法。该方法先用盐酸、硝酸、硝硫混酸溶解除碳,再用盐酸及少量过氧化氢溶解盐类,最后在混酸介质中用ICP-AES连续测定铅、锌、锡、镍。在最佳工况条件下进行方法精密度、准确度测试,得出4个被测元素的检出限0.003 6~0.053 1μg/mL,相对标准偏差(RSD,n=11)0.514%~3.347%,加标回收率95.9%~105.2%,方法实用性强,已应用于实际的检测工作。

耐熔锌腐蚀材料及热镀锌内加热技术

实现内加热方式的关键是解决耐锌蚀材料问题。研制开发的耐锌蚀金属复层材料 ,经试验证明与熔锌不润湿、不互溶、不被熔锌所腐蚀 ,其耐熔锌腐蚀寿命可与无机陶瓷材料相媲美 ,强度和韧性又远高于无机陶瓷材料 ,能经受锌液凝固时所产生的收缩力和生产过程中工件的机械碰撞 ,满足频繁启动锌锅的生产要求 ,完全适用于热镀锌行业中的恶劣工况条件。基于该材料在耐蚀、强度和导热性等方面的优良特性 ,成功地制造出效率高、寿命长、工作稳定的大功率加热器 ,用其直接加热锌液 ,实现了工业热镀锌内加热方式 ,收到显著地节锌、节电、改善生产环境的效果。

镀锌沉没辊表面防腐研究

镀锌板已广泛应用于各行业,但热浸镀机组中沉没辊的使用寿命及耐融锌腐蚀存在很多问题。着重介绍了融锌腐蚀机制和近年来国内外应用的几种提高沉没辊耐融锌腐蚀能力的技术,指出了沉没辊表面防腐研究中仍待进一步解决的问题。

Al_2O_3-TiB_2复合陶瓷涂层制备及耐液锌腐蚀性能

针对连续热镀锌生产线中浸锌零部件表面的腐蚀磨损问题,应用高能高速等离子喷涂设备制备了Al2O3-TiB2复合陶瓷涂层。测试了涂层的显微组织、显微硬度、结合强度及耐熔融锌液腐蚀性能。结果表明涂层显微组织中不存在相互贯通的孔隙、微裂纹和未熔化颗粒,孔隙分布均匀且孔径较小,孔隙率<3%。涂层与基体结合状态良好,结合强度达到56 MPa。经过30天的熔融锌液浸泡,涂层表面未见有点蚀、裂纹或剥落现象。Al2O3-TiB2复合陶瓷涂层高的致密性和较好的抗热震性能对涂层力学性能和耐熔融锌液腐蚀性能提高起到了重要作用。

钴基合金在液锌中的腐蚀磨损性能

通过对几种钴基合金进行静态腐蚀、力学性能测试和腐蚀磨损试验,对其耐液锌磨蚀机理进行探究.试验结果表明,材料的韧性增加有助于提高其耐磨性.合金中的Si对材料的微观结构、机械性能及耐锌液腐蚀有很大影响.随着Si含量的增加,合金由亚共晶转变为过共晶,先析出相由钴基固溶体变为树枝状的Laves相.合金的塑性降低,脆性升高,但耐液锌腐蚀性能提高.在液锌中,过共晶钴基合金的磨蚀性能比亚共晶钴基合金要好,干磨损时结果恰好相反.钴基合金的磨蚀机制主要是材料的塑性变形、脆性断裂和磨粒磨损.

国内外耐熔融锌腐蚀材料研究纵横

针对热镀锌行业中熔融锌液对材料产生强烈腐蚀的问题,综述了耐熔融锌腐蚀材料的发展现状和趋势。

国内外耐液态锌腐蚀材料的研究现状

针对熔锌锅内加热器套管材料问题,根据近些年国内外对耐液锌腐蚀材料的研究成果,可将耐锌蚀材料分为采用自身耐蚀的材料或利用金属表面处理技术提高耐蚀性两大类。由于熔融锌几乎对所有的金属都能产生强烈的腐蚀,所以整体金属材料的耐熔融锌腐蚀性较差;无机材料和粉末冶金材料虽然都具有较强的耐熔融锌腐蚀性,但是其脆性大,制备成本高昂,在实际生产中的应用受到限制。因此采用金属表面处理方法提高耐熔融锌腐蚀性将成为今后的研究重点。诸如热喷涂、渗硼法、表面涂覆等表面处理技术,均可以在保持原有金属特性的基础上提高材料表面的耐锌蚀性。最后指出了今后耐熔融锌腐蚀材料的研究发展方向。

Si对Fe-2.5B合金在锌液中腐蚀机制的影响

Si的加入改变了Fe-2.5B合金的微观组织,进而影响到这种合金在锌液中的耐腐蚀性能。当Si含量为2-8%wt时,Fe-2.5B-XSi是亚共晶组织,Si分布在-αFe和Fe2B相中。配制一系列由单相-αFe组成的合金,其Si含量与Fe-2.5B-XSi合金中的-αFe相中的Si含量相同,在液锌中测试这两组试样的腐蚀速率,据此可以推断出Fe2B相的腐蚀速率。结果表明,随Si含量的增加,-αFe相的腐蚀速率下降,其原因是随Si含量的增加,-αFe与锌液反应生成的块状FeSi相增多,该相对锌的扩散起阻挡作用。随Si含量增加,Fe2B相的腐蚀速率上升,原因是随Si含量的增加,Fe2B相的点阵参数、晶胞体积增加,即硅削弱Fe2B中键的结合强度,降低了Fe2B的稳定性。两相的相互作用使Fe-2.5B合金随Si含量的增加,耐腐蚀性能增强。

超音速火焰喷涂制备纳米和微米结构WC-η涂层的耐熔锌腐蚀性能

以钨氧化物、钴氧化物和炭黑为原料,通过原位还原碳化反应制备纳米WC-η(η为Co_3W_3C、Co_6W_6C等缺碳相)复合粉,粉末平均粒径为155 nm。该复合粉经团聚造粒制备得到具有高致密性和良好流动性的热喷涂粉末。以此纳米结构和商业化的微米结构低碳WC-12Co粉末作为喂料,通过超音速火焰喷涂制备硬质合金涂层。结果表明,纳米结构涂层中生成了一定量等轴状的W2C相,裂纹主要沿晶界或相界面扩展,而微米结构涂层中除W_2C外还含有较多的W相,主要包裹在WC颗粒表面,穿晶断裂比例较高,裂纹扩展路径较平滑。由于纳米结构涂层组织致密、晶粒细小、界面积大,因此比微米结构涂层具有更高的硬度和断裂韧性。两种涂层在熔融锌液中浸泡200 h后,微米结构涂层中产生了较多的横向和纵向裂纹,导致材料的大面积剥落和基材腐蚀;纳米结构涂层中没有发生锌的浸蚀,在局部产生了少量纵向裂纹,裂纹间隙被钨钴氧化物所填充,反而抑制了熔锌对涂层的腐蚀,因此纳米结构涂层表现出更高的耐熔锌腐蚀性能。

稀土元素提高渗硼层抗熔锌腐蚀性能的研究

采用固体法硼稀土共渗,研究了加稀土对渗层抗熔锌腐蚀性能的影响.结果表明,加入稀土后渗层抗熔锌腐蚀能力比不加稀土的提高3倍。主要原因是加入稀土后渗层致密、成分均匀、缺陷少、组织韧性好、裂纹扩展阻力大,致使裂纹不易扩展,难以形成锌蚀通道,从而材料的抗熔锌腐蚀能力增强.

热喷涂技术制备耐液锌腐蚀涂层研究现状

介绍了热喷涂技术在制备耐锌液腐蚀涂层中的研究和发展状况,分析了热喷涂方法原理和特点,综述了主要的热喷涂工艺方法,展望了热喷涂技术制备耐液锌腐蚀涂层的应用和发展趋势。

MoB-CoCr涂层耐锌液腐蚀性能研究

研究了超音速火焰喷涂制备的MoB-CoCr涂层在熔融锌液中的腐蚀情况,并分析锌液对MoB-CoCr涂层的腐蚀机理。结果表明,涂层中的缺陷孔隙成为裂纹源,而MoB-CoCr涂层的残余应力、淬火应力以及涂层与不锈钢热膨胀系数不匹配所产生的应力使涂层开裂,甚至涂层与基体发生剥离,锌渗入到涂层缺陷中使裂纹扩展,形成沿着裂纹的腐蚀,加速了涂层的失效。

氧化铝涂层在熔融锌液中的腐蚀及热震行为

为了分析陶瓷涂层的失效机制,将带有陶瓷涂层的试件放入到锌液中进行腐蚀,并与热震后的涂层试件进行比较.通过电镜照片的微观分析及x-射线衍射分析得出,腐蚀后涂层与锌液界面处生成了锌铝氧三元化合物ZnO.A l2O3、3ZnO.47A l2O3、4ZnO.11A l2O3等,热震后的试件则出现涂层开裂及脱落现象.对比腐蚀试验和热震试验说明,陶瓷涂层在锌液中腐蚀不足以使涂层发生失效,而热震后发生涂层开裂进而使锌液进入涂层内部直接与基体接触会造成涂层失效.

液锌对金属的腐蚀及其对策

根据液锌对铁的腐蚀机理，研究了钢铁中硅、碳含量对其抗液锌腐蚀能力的影响．发现硅、碳是促进钢铁熔蚀的元素，即随着钢中硅、碳含量的升高，其耐液锌腐蚀能力下降．并通过大量实验得出：渗硼层具有良好的耐液锌腐蚀性能，可作为液锌与铁表面接触的良好隔离层．为减少和防止液锌对铁的融蚀，作为热镀锌的工艺装备应选择低硅、低碳钢，较低的锌液温度，或对热镀锌的工艺装备进行渗硼处理．

碳、硅含量对碳钢锌腐蚀层形态的影响

为了研究熔锌对钢铁的腐蚀机制,以及钢铁中硅、碳含量对锌蚀行为的影响,采用扫描电子显微镜及EDS能谱仪对不同碳、硅含量的钢在熔锌中形成的腐蚀层进行组织形貌观察及相结构分析.结果表明:当钢中硅含量较高时,腐蚀层中Г相消失,δ相变薄,在δ/ζ相之间出现FeSi、ζ和液锌的混合相区.钢中硅的存在导致ζ相分解、破碎,形成FeSi、ζ和液锌的混合相区,使铁锌反应速度加快,腐蚀层组织出现异常.钢中碳的存在也对锌蚀有一定的促进作用.